Klasický transformátor napätia (VT) je zariadenie, ktoré prevádza jednu hodnotu na inú. Proces je sprevádzaný čiastočnou stratou energie, ale je opodstatnený v situáciách, keď je potrebné zmeniť parametre vstupného signálu. Konštrukcia takého transformátora poskytuje vinuté prvky, pri ktorých správnom výpočte je možné získať požadované výstupné napätie.
Účel a zásada konania
Hlavným účelom napäťových transformátorov je prevádzať vstupný signál na úroveň špecifikovanú úlohami, ktorým čelí užívateľ - keď je potrebné znížiť alebo zvýšiť pracovný potenciál. Toto sa dá dosiahnuť pomocou princípu elektromagnetickej indukcie, ktorý vedci Faraday a Maxwell formulovali ako zákon. Podľa neho je v akejkoľvek slučke umiestnenej blízko inej cievky toho istého vodiča EMF indukovaná prúdom úmerným toku magnetickej indukcie, ktorý do nich vniká. Rozsah tejto indukcie v sekundárnom vinutí transformátora (pozostávajúceho z mnohých takýchto zákrut) závisí od sily prúdu v primárnom obvode a od počtu zákrutov v jednej a druhej cievke.
Prúd v sekundárnom vinutí transformátora a napätie pri záťaži, ktorá je k nemu pripojená, sú určené iba pomerom počtu závitov v oboch cievkach. Zákon elektromagnetickej indukcie vám umožňuje správne vypočítať parametre zariadenia, ktoré prenáša energiu zo vstupu na výstup s požadovaným pomerom prúdu a napätia.
Aký je rozdiel medzi prúdovým transformátorom a transformátorom napätia
Hlavný rozdiel medzi prúdovými transformátormi (CT) a meničmi napätia je ich odlišný funkčný účel. Prvý sa používa iba v meracích obvodoch, čo umožňuje znížiť úroveň regulovaného parametra na prijateľnú hodnotu. Druhé sú inštalované v elektrickom vedení striedavého prúdu a vydávajú napäťový výstup použitý na prevádzku pripojeného zariadenia domácnosti.
Rozdiely v dizajne sú tieto:
- ako primárne vinutie v prúdových transformátoroch sa používa zbernica napájania, na ktorej je namontovaná;
- parametre sekundárneho vinutia sú určené na pripojenie k meraciemu zariadeniu (napríklad elektromer v dome);
- V porovnaní s VT je prúdový transformátor kompaktnejší a má zjednodušený spínací obvod.
Transformátory prúdu a napätia spĺňajú rôzne požiadavky z hľadiska presnosti prevedených hodnôt. Ak je tento ukazovateľ veľmi dôležitý pre meracie zariadenie, potom pre napäťový transformátor má druhoradý význam.
Klasifikácia transformátora napätia
Podľa všeobecne akceptovanej klasifikácie sa tieto zariadenia podľa účelu delia na tieto hlavné typy:
- výkonové transformátory s uzemnením a bez neho;
- meracie zariadenia;
- autotransformers;
- špeciálne prispôsobovacie zariadenia;
- izolácia a transformátory píku.
Prvá z týchto odrôd sa používa na dodanie nepretržitej energie spotrebiteľovi v prijateľnej forme pre neho (s požadovanou amplitúdou). Podstatou ich činnosti je previesť jednu úroveň potenciálu na inú s cieľom následného prenosu na záťaž.Napríklad trojfázové zariadenia inštalované na transformátorovej stanici môžu znížiť vysoké napätie z 6,3 a 10 kV na hodnotu pre domácnosť 0,4 kV.
Autotransformátory sú najjednoduchšie indukčné štruktúry, ktoré majú jedno vinutie s vetvami na úpravu veľkosti výstupného napätia. Zodpovedajúce produkty sú inštalované v slaboprúdových obvodoch, ktoré poskytujú prenos energie z jednej fázy do druhej s minimálnymi stratami (s maximálnou účinnosťou). Pomocou takzvaných „izolačných“ transformátorov je možné zorganizovať elektrickú izoláciu obvodov s vysokým a nízkym napätím. To zaručuje ochranu majiteľa domu alebo chaty pred elektrickým prúdom s vysokým potenciálom. Okrem toho vám tento druh prevodníkov umožňuje:
- prevádzať elektrinu zo zdroja na spotrebiteľa v správnej a bezpečnej forme;
- chrániť obvody záťaže citlivými zariadeniami, ktoré sú v nich obsiahnuté, pred elektromagnetickým rušením;
- blokovať vstup jednosmerného prúdu do pracovných obvodov.
Špičkové transformátory sú ďalšou formou zariadenia na konverziu elektrickej energie. Slúžia na určenie polarity impulzných signálov a na priradenie výstupným parametrom. Tento typ prevodníkov je inštalovaný v signálnych obvodoch počítačových systémov a rádiových kanálov.
Meracie transformátory napätia a prúdu
Špeciálne meracie transformátory sú špeciálnym typom prevodníkov, ktoré umožňujú začlenenie riadiacich zariadení do silových obvodov. Ich hlavným účelom je premena prúdu alebo napätia na hodnotu vhodnú na meranie sieťových parametrov. Potreba toho vyplýva v nasledujúcich situáciách:
- pri odčítaní údajov elektromermi;
- v prípade inštalácie relé na ochranu napätia a prúdu v obvodoch napájania;
- ak sú v ňom iné automatizačné zariadenia.
Meracie prístroje sú klasifikované podľa konštrukcie, typu inštalácie, transformačného pomeru a počtu krokov. Podľa prvého označenia sú vstavané, priechodné a podporné a na mieste ich umiestnenia - vonkajšie alebo určené na inštaláciu v uzavretých rozvádzačoch. Podľa počtu konverzných krokov sa delia na jednostupňové a kaskádové a podľa transformačného koeficientu na produkty s jednou alebo viacerými hodnotami.
Vlastnosti prevádzky VT v sieťach s izolovaným a uzemneným nulovým bodom
Elektrické siete vysokého napätia majú dve verzie: s izolovanou nulovou zbernicou alebo s kompenzovaným a uzemneným nulovým vodičom. Prvý režim pripojenia nulového bodu vám umožňuje neodpojiť sieť s jednofázovými (OZ) alebo oblúkovými poruchami (DZ). PUE umožňujú prevádzkovanie vedení s izolovaným neutrálnym bodom až do ôsmich hodín s jednofázovým obvodom, ale s výhradou, že v tejto dobe sa pracuje na odstránení poruchy.
Poškodenie elektrických zariadení je možné v dôsledku zvýšenia fázového napätia na lineárne a následného výskytu oblúka premenlivej povahy. Bez ohľadu na príčinu a režim činnosti je to najnebezpečnejšia porucha s vysokým koeficientom prepätia. V tomto prípade existuje vysoká pravdepodobnosť výskytu ferrorezonancie v sieti.
Ferrorezonantný obvod v energetických sieťach s izolovaným neutrálnym reťazcom je reťazec s nulovou sekvenciou s nelineárnou magnetizáciou. Trojfázové neuzemnené KT sú v podstate tri jednofázové transformátory zapojené podľa schémy hviezda-hviezda. Pri prepätiach v zónach, v ktorých je nainštalovaný, sa indukcia v jeho jadre zvyšuje asi 1,73-krát, čo spôsobuje ferrorezonanciu.
Na ochranu proti tomuto javu boli vyvinuté špeciálne metódy:
- výroba VT a CT s nízkou vnútornou indukciou;
- zahrnutie dodatočných tlmiacich prvkov do ich obvodu;
- výroba 3-fázových transformátorov s jednoduchým magnetickým systémom v 5-tyčovej verzii;
- neutrálne uzemnenie reaktorom obmedzujúcim prúd;
- použitie kompenzačných vinutí atď .;
- použitie reléových obvodov chrániacich vinutia VT pred nadmerným výskytom.
Tieto opatrenia chránia meracie KT, ale nevyriešia úplne problém s bezpečnosťou. Tomu môžu pomôcť uzemňovacie zariadenia nainštalované v sieťach s izolovanou neutrálnou zbernicou.
Povaha činnosti nízkonapäťových transformátorov v uzemnených neutrálnych režimoch sa vyznačuje zvýšenou bezpečnosťou a výrazným znížením ferorezonančných javov. Okrem toho ich použitie zvyšuje citlivosť a selektivitu ochrany v jednofázovom obvode. Takéto zvýšenie je možné vďaka skutočnosti, že indukčné vinutie transformátora je súčasťou uzemňovacieho obvodu a krátko zvyšuje prúd cez ochranné zariadenie v ňom nainštalované.
PUE poskytuje zdôvodnenie prípustnosti krátkodobého neutrálneho uzemnenia s malou indukčnosťou vinutia VT. Sieť na tento účel používa automatizáciu, ktorá pri výskyte OZ po 0,5 sekunde krátko pripojí transformátor k prípojniciam. V dôsledku účinku uzemneného neutrálneho zdroja pri jednofázovej zemnej poruche v ochrannom obvode začne prúdiť prúd obmedzený indukčnosťou VT. Jeho hodnota zároveň postačuje na to, aby ochranné zariadenie pracovalo z nebezpečného priestoru a aby sa vytvorili podmienky na hasenie výboja nebezpečného oblúka.
